[发明专利]太阳能电池及其制造方法

说明书

本发明提供一种能够提高光电转换效率的太阳能电池及其制造方法。本发明的太阳能电池包括：电极层，形成在基板上；光吸收层，形成在所述电极层上；第一缓冲层，通过原子层沉积(ALD)工艺形成在所述光吸收层上，所述第一缓冲层通过交替层叠硫化镉(CdS)和硫化锌(ZnS)而形成；第二缓冲层，通过原子层沉积工艺形成在所述第一缓冲层上，所述第二缓冲层通过交替层叠氧化锌(ZnO)和硫化锌(ZnS)而形成；以及窗口层，形成在所述第二缓冲层上。通过原子层沉积工艺在光吸收层和窗口层之间形成交替重复地层叠有硫化镉(CdS)和硫化锌(ZnS)的第一缓冲层和交替重复地层叠有氧化锌(ZnO)和硫化锌(ZnS)的第二缓冲层，可以减少光吸收层、缓冲层和窗口层之间的带偏移和晶格失配，并且可以提高太阳能电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池和该太阳能电池的制造方法，更具体地涉及能够提高光电转换效率的薄膜太阳能电池和该太阳能电池的制造方法。

背景技术

太阳能电池是将太阳光直接转换为电力的太阳能发电的关键元件。太阳能电池通常可以分为晶体太阳能电池和薄膜太阳能电池。薄膜太阳能电池相比于晶体太阳能电池具有相对较低的能量转换效率，但是它们可以显著减小基板的厚度，并且单位重量的能量转换效率远高于晶体太阳能电池的能量转换效率。另外，薄膜太阳能电池由于它们可以被制造成可变形的柔性太阳能电池、在诸如玻璃的廉价基板上制造并且可以制造成本低廉而受到关注。

通常，薄膜太阳能电池包括依次形成在基板上的背电极、光吸收层、缓冲层、窗口层和前电极。光吸收层主要通过使用Cu(In,Ga)Se₂(CIGS)化合物半导体或Cu₂ZnSnSe₄(CZTS)化合物半导体来形成。

在CIGS薄膜太阳能电池的情况下，主要使用通过诸如化学浴沉积(CBD)的湿法工艺形成的硫化镉(CdS)层作为缓冲层。然而，当使用诸如化学溶液沉积方法的湿法工艺时，会产生大量高毒性硫化镉(CdS)和碱性废液，从而导致环境污染并增加废物处理成本。因此制造成本增加。

因此，在形成缓冲层方面作为硫化镉(CdS)的替代物的Zn(O,S)、ZnO:Mn(或Al、Cr、In)、In₂S₃等的开发正在进行。然而，除了诸如由于宽的带隙导致的短路电流(Jsc)的增加和转换效率的提高的优点之外，上述材料具有诸如光吸收层、缓冲层和窗口层之间的由于费米能级的差异而导致的带偏移以及晶格失配增加缺陷的缺点，从而降低了效率。

发明内容

发明所要解决的问题

因此，本发明提供一种能够通过减少光吸收层、缓冲层和窗口层之间的带偏移和晶格失配来提高光电转换效率的太阳能电池。

解决问题的技术方案

本发明的一方式的太阳能电池包括：电极层，形成在基板上；光吸收层，形成在所述电极层上；第一缓冲层，通过原子层沉积(ALD)工艺形成在所述光吸收层上，所述第一缓冲层通过交替层叠硫化镉CdS和硫化锌ZnS而形成；第二缓冲层，通过原子层沉积工艺形成在所述第一缓冲层上，所述第二缓冲层通过交替层叠氧化锌ZnO和硫化锌ZnS而形成；以及窗口层，形成在所述第二缓冲层上。

所述第一缓冲层可以包含Cd_xZn_1-xS，其中所述x在0.5至0.67的范围内。

所述第一缓冲层可以被形成为具有10nm至20nm的厚度。

所述第二缓冲层可以具有10％至25％的作为硫S和氧O的组成比的S/(O+S)。

所述第二缓冲层可以被形成为具有10nm至20nm的厚度。